Устройство для вакуумной сепарации губчатого титана

 

Изобретение относится к производству титана магнийтермическим способом, в частности к устройству для вакуумной сепарации губчатого титана, включающему реторту-реактор и реторту-конденсатор с ложными днищами и заглубленными крышками с центральными патрубками, охладитель реторты-конденсатора, тепловые экраны и паропровод с заглушкой расположенный между крышками. Сущность: паропровод выполнен в виде герметичной камеры со сквозным каналом, заполненной теплоносителем. 1 ил.

Изобретение относится к производству титана магнийтермическим способом.

Известно устройство для вакуумной сепарации губчатого титана, полученного магнийтермическим способом из тетрахлорида титана. (Металлургия титана, Мальшин В. Н. Заводовская В.Н. Пампушко Н.А. Металлургия, 1991, с 157, рис. 65.). Устройство включает реторту-реактор, реторту-конденсатор, крышку с центральным патрубком и легкоплавкой заглушкой, теплоизоляционный экран с паропроводом, ложные днища и охладитель реторты конденсатора.

Недостатками устройства являются большие потери тепла с поверхности крышки реторты-реактора в реторту-конденсатор, что приводит к повышенному расходу электроэнергии и случаям зарастания паропровода конденсатом при проведении процесса вакуумной сепарации и потери конденсатного магния и хлорида магния, осаждающихся в холодных зонах на внешней поверхности крышки реторты-реактора и теплоизоляционного экрана с паропроводом.

Известен аппарат вакуумной сепарации (Самсонов Г.В. Перминов В.П. Магниетермия. Издательство "Металлургия" 1971, с.97, рис.24) (прототип), состоящий из двух реторт (реторты-реактора и реторты-конденсатора) с ложными днищами, двух крышек с центральными патрубками и каналами во фланцах для контроля и регулирования давления в аппарате, теплового экрана с паропроводом, легкоплавкой заглушки и охладителя реторты-конденсатора. Указанное устройство снижает теплопотери с реторты-реактора в реторту-конденсатор при проведении процесса вакуумной сепарации за счет наличия дополнительной крышки, а также потери магния и хлорида магния за счет лучшего прогрева поверхностей крышек и теплового экрана с паропроводом, однако не исключает их.

Целью предполагаемого изобретения является снижение расхода электроэнергии и исключение потерь магния и хлорида магния при проведении процесса вакуумной сепарации.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве вакуумной сепарации состоящем из двух реторт (реторт-реактора и реторты-конденсатора) с ложными днищами, двух крышек с центральными патрубками и каналами во фланцах для контроля и регулирования давления в ретортах и тепловыми экранами, паропровода, легкоплавкой заглушки и охладителя реторты-конденсатора, паропровод выполнен в виде герметичной камеры со сквозным каналом, заполненной теплоносителем.

Из сопоставленного заявляемого решения и прототипа видно, что в предлагаемом решении есть новые отличительные признаки: -паропровод выполнен в виде герметичной камеры со сквозным каналом, -герметичная камера заполнена теплоносителем, следовательно предлагаемое решение соответствует критерию "новизна".

Поиск известных в науке и технике технологических решений показал, что отличительные признаки нигде не выявлены, следовательно предлагаемое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг.1 показано предлагаемое устройство для вакуумной сепарации губчатого титана.

Устройство содержит две реторты: реторту-реактор 1, реторту- конденсатор 2 с ложными днищами 3.4; две крышки 5, 6 с центральными патрубками 7, 8, каналами 9,10 во фланцах для контроля и регулирования давления в ретортах и тепловыми экранами 11,12; паропровод 13 в виде герметичной камеры 14 со сквозным каналом 15, заполненной теплоносителем 16, установленный между крышками; легкоплавкую заглушку 17 в верхней части паропровода 13 и охладитель 18 реторты-конденсатора 2.

Устройство вакуумной сепарации работает следующим образом.

В монтажном стенде на центральный патрубок 7 крышки 5 реторты-реактора 1 с реакционной массой герметично монтируется паропровод 13 с легкоплавкой заглушкой 17, предварительно заполненный теплоносителем 16, в частности, магнием на 1/2-1/3 объема камеры 14 и отвакуумированной до давления 133-1330 Па.

На крышку 5 реторты-реактора 1 герметично устанавливается реторта-конденсатор 2 с крышкой 6 таким образом, чтобы верхняя часть паропровода 13 с легкоплавкой заглушкой 17 вошла в центральный патрубок В крышки. На реторту-конденсатор 2 монтируется охладитель 18. Каналы 9,10 присоединяются к линиям контроля и регулирования давления, а реторта-конденсатор 2 к линиям вакуумирования и задачи аргона.

Процесс вакуумной сепарации проводят известным способом.

Паропровод 13 в процессе вакуумной сепарации служит для эвакуации паров магния и хлорида магния из реторты-реактора 1 в реторту-конденсатор 2. В начальной стадии процесса, до периода бурной возгонки паров магния паропровод 13 разогревается до температуры 400-550^oС за счет теплопередачи из реторты-реактора 1, имеющей температуру 750-850^oС. После проплавления легкоплавкой заглушки 17 пары магния, проходя по каналу 15 паропровода 13, разогревают камеру 14 и теплоноситель (магний) 16 до температуры 750-850^oС, создавая условия для кипения магния в герметичной камере 14. Кипение магния в герметичной камере 14 будет продолжаться до достижения равновесного состояния при установившейся температуре на поверхности паропровода 13 в период бурной возгонки. После периода бурной возгонки, когда тепловой поток из реторты-реактора 1 в реторту-конденсатор 2 резко падает за счет снижения массы эвакуируемых паров магния и хлорида магния, температурный режим паропровода 13 изменяется, нижняя его часть сохраняет температуру 800-850^oС за счет радиационного теплоизлучения из разогретого до 950-1000^oС объема реторты-реактора 1 с реакционной массой, а верхняя часть охлаждается до температуры 700-750^oС за счет теплопотерь в реторту-конденсатор 2. При этом в верхней части паропровода 13 создаются условия для конденсации паров магния в жидкую фазу, в результате чего происходит перенос тепла из нижней части паропровода 13 в верхнюю часть в процессе испарения-конденсации магния в замкнутом объеме герметичной камеры 14 паропровода 13. Устанавливается температура по высоте сквозного канала 15 и в верхней части паропровода 13, обеспечивающая эвакуацию остатков паров хлорида магния в реторту-конденсатор 2 и препятствующая их конденсации на поверхности паропровода 13 до конца процесса вакуумной сепарации.

Высокая температура паропровода 13 в течение всего процесса вакуумной сепарации ускоряет эвакуацию паров магния и хлорида магния из реторты-реактора 1 в реторту-конденсатор 2 в 1,2 1,3 раза, сокращает длительность процесса на 20-30% теплопотери из реторты-реактора 1 в реторту-конденсатор 2 и снижает расход электроэнергии на проведение вакуумной сепарации на 300 400 кВт.ч.

Высокая температура паропровода 13 в течение всего процесса вакуумной сепарации и его расположение в центральном патрубке крышки 6 реторты-конденсатора 2 препятствует попаданию паров магния и хлорида магния в пространство между крышками 5,6 и их конденсации в холодных зонах и, тем самым, ликвидирует потери магния и хлорида магния.

Формула изобретения

Устройство для вакуумной сепарации губчатого титана, включающее реторту-реактор и реторту-конденсатор с ложными днищами и заглубленными крышками с центральными патрубками, охладитель реторты-конденсатора, тепловые экраны и паропровод с заглушкой, расположенный между крышками, отличающееся тем, что паропровод выполнен в виде герметичной камеры со сквозным каналом, заполненной теплоносителем.

РИСУНКИ

Рисунок 1